淺談大跨徑石拱橋加固的風(fēng)險(xiǎn)控制措施

張力文 周磊

（1.重慶市知朗咨詢有限責(zé)任公司 重慶渝北 401121 2.貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測(cè)中心有限責(zé)任公司 貴州貴陽 550003）

0 引言

伴隨國(guó)省道干線道路的積極改造，原國(guó)省道中的現(xiàn)有橋梁需要全面展開加固提載，我國(guó)現(xiàn)有橋梁絕大多數(shù)為石拱橋，在山區(qū)，跨徑超過40m的石拱橋，在加固方案制定與設(shè)計(jì)全過程中，要著重考慮風(fēng)險(xiǎn)防控。

1 風(fēng)險(xiǎn)防控策略

1.1 檢查結(jié)構(gòu)情況

橋梁加固前，要全面掌握原橋的技術(shù)狀況，研究結(jié)構(gòu)病害形成的原因，并且在加固過程中，對(duì)病害進(jìn)行針對(duì)性處治，制定科學(xué)的加固方案。業(yè)主應(yīng)委托有較高資歷的檢測(cè)單位對(duì)舊橋進(jìn)行檢測(cè)，以減小設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。按照橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，橋梁技術(shù)情況評(píng)價(jià)是1類、2類時(shí)，能展開提載加固；技術(shù)情況評(píng)價(jià)是3類時(shí)，且重要部件（主拱圈）狀況良好時(shí)，能展開提載加固；主拱圈技術(shù)狀況很差的，加固要謹(jǐn)慎；技術(shù)情況評(píng)價(jià)是3類、5類的，提載加固的風(fēng)險(xiǎn)很高，建議選擇拆除重建。

大部分石拱橋建成年代久遠(yuǎn)，原橋竣工及改造圖紙等信息很難收集。所以，結(jié)構(gòu)檢測(cè)的另一個(gè)目的在于檢查橋梁的重要部件尺寸，對(duì)材料力學(xué)屬性加以測(cè)試，為后續(xù)加固計(jì)量提供信息。

1.2 科學(xué)設(shè)置加固目標(biāo)

因?yàn)闃蛄汗こ探ǔ赡甏眠h(yuǎn)，原結(jié)構(gòu)荷載等級(jí)很低，加固荷載等級(jí)選擇公路1級(jí)和公路2級(jí)來比較。

橋梁所承載的活載會(huì)增加約25%，橋梁承載性能組合內(nèi)力加大約12%，未獲得一樣的加固效果，要求主拱圈厚度較大[1]。所以，為了減小橋梁加固難度，管理總體風(fēng)險(xiǎn)，要結(jié)合橋梁技術(shù)情況，原荷載等級(jí)，橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定，科學(xué)制定加固目標(biāo)。

1.3 注重計(jì)算分析

結(jié)合橋梁的技術(shù)情況，并根據(jù)具體檢測(cè)的橋梁部件結(jié)構(gòu)大小、石料的強(qiáng)度等信息，采取有限元分析系統(tǒng)，創(chuàng)建計(jì)算模型，經(jīng)過計(jì)算獲得橋梁的受力情況，并檢驗(yàn)加固計(jì)劃的科學(xué)性。

結(jié)構(gòu)計(jì)算包括兩個(gè)重要的工況：成橋后的持久情況承載性能極限狀態(tài)和正常應(yīng)用極限狀態(tài)的計(jì)算；施工過程的強(qiáng)度與穩(wěn)固性運(yùn)算。施工過程因?yàn)闃蛄鹤陨硎艿街步睢⒉鹦兜扔绊懚鴵p壞，且增多了支架、模板等臨時(shí)負(fù)荷，新添的襯砌混凝土重量，所以施工過程更加不利。此處只對(duì)施工過程的計(jì)算進(jìn)行分析。

結(jié)合加固方案與施工組織規(guī)劃方案，提出了以下計(jì)算假設(shè)：

（1）加固環(huán)節(jié)，車輛限行，僅允許重30t的車輛單獨(dú)通行。

（2）主拱圈要鉆孔直筋，而且模板、腳手架也應(yīng)當(dāng)鉆孔放入錨栓，削減主拱圈截面，按照鉆孔直徑和根數(shù)計(jì)算，各個(gè)截面橫向截面會(huì)折減大概6.7%[2]。而且，考量鉆孔時(shí)可能造成石料的裂縫、掉塊，石料間漿液的掉落等附加損壞，計(jì)量時(shí)，折減截面，拱圈高度取值乘上0.8的常數(shù)。

（3）施工荷載堅(jiān)固腳手架、模板重量，獨(dú)一節(jié)段根據(jù)5t考慮，安全值1.2，根據(jù)4個(gè)節(jié)點(diǎn)展開加載左右對(duì)稱添加。

（4）不考量襯砌對(duì)截面的作用，拱圈襯砌重量根據(jù)均布荷載添加在現(xiàn)有拱圈上。

（5）按照檢查報(bào)告，石料強(qiáng)度和M60一樣，考量鉆孔時(shí)可能造成石料損傷，由此折減石料強(qiáng)度，根據(jù)M50考量。

按照以上原則展開計(jì)算，根據(jù)《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)控制截面的軸心防壓強(qiáng)度承載性能加以驗(yàn)算。

結(jié)合計(jì)算結(jié)果，施工過程，橋梁承載性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且有良好富余。

1.4 細(xì)分施工方案

按照計(jì)算，拱橋建設(shè)環(huán)節(jié)，原主拱圈受建設(shè)影響而強(qiáng)度降低，新增添的施工荷載與擴(kuò)大截面的襯砌重量作用都由原橋梁承擔(dān)，所以，施工過程的風(fēng)險(xiǎn)比較明顯。為此，減小施工環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，屬于拱橋加固風(fēng)險(xiǎn)防控方法的核心。對(duì)此，圖紙上要對(duì)施工方案和措施提出詳細(xì)要求，具體包含以下幾點(diǎn)：

1.4.1 拆卸等方法要求

現(xiàn)有橋梁有關(guān)部件拆卸時(shí)，要根據(jù)對(duì)稱均衡原則處理，不要采取大型機(jī)械設(shè)施，要選擇小型機(jī)械和人工開展作業(yè)，尤其是在主拱圈跨中地方，要防止施工時(shí)損壞主拱圈。不對(duì)其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生繞動(dòng)，保證橋梁安全。拆卸原本橋梁護(hù)欄框架時(shí)，要采用臨時(shí)防護(hù)方法，保證行人和行車安全。

1.4.2 支架、模板標(biāo)準(zhǔn)

支架盡可能選擇滿堂腳手架，能防止對(duì)橋梁增多臨時(shí)荷載，若凈空高度低于10m，選擇滿堂腳手架。如果凈空高度超過10m，能選擇重量很輕的吊掛腳手架，吊架要在主拱圈上放上φ1.6cm錨栓，錨栓上吊上吊索，尺寸選擇6×19、直徑是0.8cm的鋼絲繩，鋼絲繩采用兩個(gè)卡夾銜接于水平鋼管上，沿橋向選擇鋼管銜接[3]。鋼管上鋪設(shè)木板，外側(cè)設(shè)置欄桿和防護(hù)網(wǎng)。該種腳手架自重較輕，每平方米只重約20kg。

模板選擇吊模，于主拱圈鉆孔放上1.6cm螺桿，穿透模板采用蝴蝶扣扣上兩個(gè)鋼管。

圖紙上，對(duì)支架與模板提出了一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，處理腳手架、模板要展開專項(xiàng)設(shè)計(jì)，并安排專家加以評(píng)審。節(jié)段腳手架、模板自重不能超出5t，且吊點(diǎn)要分散布局，避免主拱圈受力太過集中，吊架設(shè)置完成后，要及時(shí)壓載，加載自重不能低于設(shè)計(jì)載的1.2倍。

1.4.3 科學(xué)選取保通方法

加固橋梁都處在現(xiàn)有道路上，施工時(shí)，要保證現(xiàn)有車輛的運(yùn)行，為降低施工時(shí)的活載，減小施工風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)有條件建設(shè)保通通道、便橋的橋梁，或有現(xiàn)有道路能夠繞行的橋梁，盡可能選擇全封閉加固操作方案。

針對(duì)不能全封閉建設(shè)的橋梁，也要對(duì)橋梁通行汽車提出限制，在設(shè)計(jì)時(shí)提出一定要求，改造時(shí)要限重和限行車輛，現(xiàn)場(chǎng)要安排專業(yè)人員控制交通，保證車輛在橋梁表面安全運(yùn)行[4]。拱橋加固建設(shè)完成前，要限重車輛，車輛總重不能超出30t，軸重不大于12t，且超出20t的重型車輛，要單一通行。在主拱圈植筋處理時(shí)，要加強(qiáng)交通管制，嚴(yán)禁一切車輛運(yùn)行，完成后才能通車。

1.4.4 監(jiān)控方法

施工時(shí)，要監(jiān)控橋梁技術(shù)情況，設(shè)計(jì)圖上提出以下要求：要?jiǎng)?chuàng)建監(jiān)測(cè)平臺(tái)，監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)新的裂紋和縫寬變化方向、基礎(chǔ)是否改變、結(jié)構(gòu)是否處于安全運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。而且，要對(duì)橋梁施工時(shí)制定應(yīng)急預(yù)案，保證施工時(shí)產(chǎn)生以下狀況，立刻封閉通行。

（1）測(cè)試管控界面的應(yīng)力，如已達(dá)到和超出彈性理論反算的管控應(yīng)力值時(shí)。

分析表明，混凝土蓋板與基礎(chǔ)之間的脫空在探地雷達(dá)圖像上主要表現(xiàn)為電磁波在膠結(jié)面以下出現(xiàn)多次同相軸呈弧形的反射波，同相軸扭曲或者斷裂，能量明顯增強(qiáng)導(dǎo)致振幅很大。一般來說，雷達(dá)回波同相軸向下彎曲可能是反映地層含有大量水分。

（2）對(duì)于主拱圈的防控截面變形加以檢測(cè)，變位和饒度超出標(biāo)準(zhǔn)允許值時(shí)。

（3）因?yàn)榧虞d，另主拱圈的裂紋長(zhǎng)度、寬度明顯加大，或新添許多裂痕，縫寬超出允許值的內(nèi)容增加很多，對(duì)橋梁應(yīng)用壽命有巨大干擾時(shí)。

（4）拱橋加載時(shí)順跨長(zhǎng)方位檢測(cè)繞度曲線布局規(guī)律和計(jì)算值差別太大或?qū)崪y(cè)擾度超出計(jì)算值太多的。

（5）出現(xiàn)其他破壞，影響橋梁承載性能或正常應(yīng)用的。

2 結(jié)束語

大跨徑石拱橋加固規(guī)劃有一定風(fēng)險(xiǎn)，采用以下措施能夠防控風(fēng)險(xiǎn)，把風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)下降至最?。?/p>

（1）委托第三方檢查橋梁技術(shù)情況。

（2）建立科學(xué)的加固目標(biāo)，不隨意追求太高的荷載標(biāo)準(zhǔn)，提升安全性。

（3）強(qiáng)化結(jié)構(gòu)分析測(cè)算，對(duì)不利情況加以辨別，并驗(yàn)算結(jié)構(gòu)安全程度。

（4）管理施工整個(gè)過程，對(duì)關(guān)于與安全的施工方法、工藝、設(shè)施盡量提出具體需求，加強(qiáng)施工監(jiān)管。